下位机与CAN总线接口部分硬件设计—毕业设计.docVIP

4.2.3 下位机与CAN总线接口部分的硬件设计 下位机与CAN总线接口部分的硬件设计如图所示 图 4-4 下位机与CAN总线接口部分硬件设计 图中，CAN总线系统智能节点采用89C51作为节点的微处理器，在CAN总线通信接口中，采用PHILIPS公司的SJA 1000和 82C250芯片，SJA 1000是独立CAN通信控制器：82C250为高性能CAN总线收发器；6N137为高速光电耦合器。 微处理器89C51负责SJA1000的初始化，并将从上位机接收到的数据转发给SJA1000，通过CAN总线发给其它CAN节点。CPU通过地址/数据复用方式对SJA1000执行相应的读写操作，SJA1000的，WR，ALE分别与89C51的对应引脚相连，SJA1000的AD0AD7连接到89C51的P0口。直接接地，一直选中SJA 1000，只要CPU进行外部数据读写，也即是对SJA1000进行读写。89C51通过中断方式访问 SJA000， SJA1000的接89C51的INT0 SJA1000 MODE引脚一直接高电平，使其一直选中INTEL模式。SJA000外接上电硬件复位电路，使其一上电内部RAM初始化；SJA1000与82C250之间的通讯不是直接相连而成，而是通过6N137进行光电隔离，这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离，可以大大增强CAN总线节点的抗干扰能力。值得一提的是：光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD必须完全隔离，否则采用光耦也就失去了意义。82C250与CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施， 82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5欧姆的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用，保护82C250免受过流的冲击。82C250的Rs脚上接有一个斜率电阻，电阻大小可根据总线通讯速度适当调整，一般在16K--140K之间。 42.4 下位机与CAN接口硬件工作原理 发送过程：下位机89C51微处理串口接收后的数据，通过地址擞据复用的方式将数据并行发送给SJA1000。89C51微处理器发送来的数据存储在SJA1000的发送缓冲区，当发送完数据后，再发送一发送命令字，SJA1000接收到发送命令字后，将接收缓冲区中的数据通过82C50发送到CAN总线上，总线上若无其它CAN节点，则发送得不到应答，将导致此CAN节点总线关闭，此后就不再发送数据了。若总线上有其它CAN节点，且数据发送正确，发送完数据后，状态寄存器的内容为CH，表示最近一次数据发送成功，且可以向发送缓冲区再次写入数据；若数据发送不正确，发送完数据后，状态寄存器的内容为04H，表示最近一次数据发送未成功，但仍可以向发送缓冲区再次写入数据。若数据连续发送不正确，导致发送错误计数器寄存器的值达到或超过报警限额寄存器的值，则状态寄存器将指示总线错误状态若发送错误计数器寄存器的值达到或超过256次，则状态寄存器将指示总线关闭状态总线关闭后即使执行发送命令后仍无数据发送。 接收过程：数据通过CAN总线，经过PCA82C250传到SJA1000，接收到的数据存入接收缓冲区。若接收的数据正确，则状态寄存器为1H，表示RXFIFO中存在完整有效的报文，同时使引脚变低，触发CPU的一次中断，CPU则以中断方式读取数据，读完数据后执行释放接收缓冲区命令，则释放出当前呈现的报文存储空间。CPU将接收到的数据再以串行的方式发给下位机。4.3 软件设计 43.1 系统功能及原理 系统利用单片机进行现场控制，自动巡回检查液位，实现现场可控。同时利用CAN总线进行上下位机的通讯，从而实现智能控制。 43.2 功能设计 本系统具有模块化、开放性特点，根据实际要求可以增加智能节点；通过对计算机程序的进一步开发，可实现控制网络对因特网的连接。由于控制算法固化于现场功能执行模块，所以本系统真正实现了现场控制大大提高了自动控制的智能化。 43.3 下位机方案设计 利用压力传感器实现对液位的采集，然后信号通过运算放、保持器和A/D转换器将模拟量变为数字量送入单片机进行处理。我们预先从键盘输入一个控制量，由数字显示电路显示出实际的高度。 当高度高于上限值时，系统将停止进水设备，开启排水设备，把液位高度降下来；当高度低于上限复位值时，才关闭全部的设备，继续检测。当液位高度低于下限值时，与高于上限值的控制方法类似。当液位高度高于或低于报警的上下限值时，报警器发声，提醒工作人员此时液位太高或太低，以做出相应的处理措施。 43.4 系统程序设计思想 模块化程序设计是把整个程序分成若干个小的程序或模块，分别进行独立设计、编程、测试和查错，最后装配在一起。它的优点是单个模块要比完整程序易于编写、查错、测试和维护，便于修改、更新和扩充，而且程序具有一定的灵活性和通用性